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植物生长调节剂在柑橘生产中的应用与残留限量标准分析

时间:2024-05-25

尹 全,杨晓凤,刘 炜,刘 茜,陈 敏,张富丽,陈龙飞,李 忆

(1.四川省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所,成都 610066;2.四川省农业科学院植物保护研究所,成都 610066)

植物生长调节剂(Plant Growth Regulator,PGR)是指人工合成的(或从微生物中提取的),具有和天然植物激素相似生长发育调节作用的有机化合物[1,2]。在农业生产上使用,可以有效调节作物的生育过程,达到稳产增产、改善品质、增强作物抗逆性等目的。植物生长调节剂种类繁多,功能多样,被广泛应用于农业生产中[3],主要包括:①可以促进细胞分裂、分化和伸长,或促进植物营养器官生长和生殖器官发育的植物生长促进剂类,如生长素类(如吲哚乙酸)、赤霉素类(如GA3)、细胞分裂素类(如氯吡脲)、芸苔素内酯类(如芸薹素内酯)等;②对植物茎的亚顶端分生细胞或初生分生细胞的细胞分裂有抑制作用的生长调节剂,能抑制节间伸长而不抑制顶芽生长,对叶、花和果实的形成没有影响,它的抑制生长效应可被活性赤霉素所解除的植物生长延缓剂类[4,5],如矮壮素、缩节胺等;③能抑制植物顶端分生组织生长、干扰顶端细胞分裂的生长调节剂,能引起茎伸长的停顿和破坏顶端优势,其作用不能被赤霉素所恢复的植物生长抑制剂类,如脱落酸、抑芽丹等[6];④其他类,如乙烯利等催熟剂,噻苯隆等脱叶剂。

中国是柑橘(Citrus reticulataBlanco.)的重要原产地,柑橘资源丰富,优良品种繁多,有4 000 多年的栽培历史。2007 年中国柑橘的栽培面积和产量均超过巴西,跃居世界首位,成为世界第一大柑橘生产国[7]。柑橘产业已成为中国南方丘陵山区、库区和革命老区的农业支柱产业,在国民经济、产业扶贫和乡村振兴中占有重要地位[8]。据统计,2020 年中国柑橘栽培面积近270 万hm2、产量5 121.9 万t[9]。

植物生长调节剂在柑橘生产中的应用也非常广泛,如调节生长、控梢、增重、果实增大、保鲜等[7]。但有关植物生长调节剂的谣言众多,如水果“催熟剂”“膨大剂”等[10,11],引起广大消费者对植物生长调节剂产生了误解,甚至对其安全性存在疑虑,也对柑橘产业健康发展带来了严重影响。本研究从柑橘生长调节剂的登记、国内外残留限量标准、研究应用等方面综述柑橘生长调节剂的使用与残留限量标准,以期为相关科研工作提供参考并促进柑橘和植物生长调节剂产业的健康发展。

1 材料与方法

登记信息查询方式:进入中国农药信息网数据中心栏目下的行业数据中农药登记数据查询界面,在“农药类别”栏中输入“植物生长调节剂”,在“作物/场所”栏中输入“柑橘”,并勾选和不勾选“包括已过有效期产品”进行检索,检索有效截止日期为2022 年5 月31 日。柑橘植物生长调节剂数据来源于中国农药信息网(http://www.chinapesticide.org.cn/hysj/index.jhtml)农药登记数据信息。

查询世界各国或组织的官方网站、标准、法规等,以中国柑橘上现行登记有效的植物生长调节剂为条件进行最大残留限量查询。中国最大残留限量数据来源于最新版GB 2763—2021,国际食品法典委员会(CAC)最大残留限量数据来源于官方网站(https://www.fao.org/fao-who-codexalimentarius/code x-texts/dbs/pestres/pesticides/en/),欧盟残留限量数据来源于官方网站(https://ec.europa.eu/food/plant/pesticides/eu-pesticides-database/mrls/?event=search.pr),美国残留限量数据来源于官方网站(https://www.ecfr.gov/current/title-40/part-180),日本残留限量数据来源于官方网站(http://db.ffcr.or.jp/front/)。

2 结果与分析

2.1 柑橘生长调节剂登记情况

通过勾选“包括已过有效期产品”进行检索发现,中国在柑橘上登记的农药产品共有6 933 条,其中登记的植物生长调节剂类产品有164 条,约占柑橘全部登记农药数量的2.4%。通过不勾选“包括已过有效期产品”进行检索发现,中国在柑橘上登记的农药产品共有3 168 条,其中登记的植物生长调节剂类产品有115 条,约占柑橘全部登记农药数量的3.6%。

在中国登记且在有效期内的柑橘生长调节剂有22 种有效成分,包括芸苔素内酯、吲哚丁酸、抑芽丹、乙氧氟草醚、烯效唑、烯腺嘌呤、羟烯腺嘌呤、三十烷醇、糠氨基嘌呤、复硝酚钠、氟节胺、对氯苯氧乙酸钠、调环酸钙、赤霉酸、丙酰芸苔素内酯、苄氨基嘌呤、苯肽胺酸、S-诱抗素、28-高芸苔素内酯、28-表高芸苔素内酯、24-表芸苔素内酯和14-羟基芸苔素甾醇,与2019 年相较,有效成分增加了4 种,分别为抑芽丹、对氯苯氧乙酸钠、调环酸钙和苯肽胺酸。其中以常规产品登记居多,如赤霉酸产品单一制剂41个,复配制剂11 个,含赤霉酸有效成分产品共计52个,约占登记的柑橘生长调节剂总量的45.2%;苄氨基嘌呤产品单一制剂17 个,复配制剂6 个,含苄氨基嘌呤有效成分产品共计23 个,约占登记的柑橘生长调节剂总量的20.0%;24-表芸苔素内酯产品单一制剂3 个,复配制剂6 个,含24-表芸苔素内酯有效成分产品共计9 个,约占登记的柑橘生长调节剂总量的7.8%;氟节胺产品单一制剂7 个,复配制剂0 个,含氟节胺有效成分产品共计7 个,约占登记的柑橘生长调节剂总量的6.1%;14-羟基芸苔素甾醇产品单一制剂3 个,复配制剂3 个,含14-羟基芸苔素甾醇有效成分产品共计6 个,约占登记的柑橘生长调节剂总量的5.2%。以上5 种有效成分的登记产品数量占柑橘生长调节剂产品登记总量的84.3%,可见中国柑橘生长调节剂以相同产品登记为主。

柑橘生产上应用的植物生长调节剂登记且在有效期内的液体剂型以可溶液剂、乳油及水剂为主,如可溶液剂有40 个(占比34.8%)、乳油17 个(占比14.8%)、水剂11 个(占比9.6%),悬浮剂7 个(占比6.1%);固体剂型以可溶粉剂、可溶粒剂和结晶粉等为主,如可溶粉剂有13 个(占比11.3%),可溶粒剂8个(占比7.0%),结晶粉8 个(占比7.0%),水分散粒剂6 个(占比5.2%)。

2.2 柑橘生产中使用生长调节剂的残留限量标准

中国和其他国家或组织对植物生长调节剂在柑橘上限量标准具体见表1。中国残留限量数据来源于GB 2763—2021,CAC 残留限量数据来源于官方网站(https://www.fao.org/fao-who-codexalimentarius/codex-texts/dbs/pestres/pesticides/en/),欧盟残留限量数据来源于官方网站(https://ec.europa.eu/food/plant/pesticides/eu-pesticides-database/mrls/?event=search.pr),美国残留限量数据来源于官方网站(https://www.ecfr.gov/current/title-40/part-180),日本残留限量数据来源于其官方网站(http://db.ffcr.or.jp/front/)。

2.3 柑橘生长调节剂应用情况

关于柑橘生长调节剂作用的研究较多,主要集中在促进植物生长、延缓植物生长、抑制植物生长及其他作用等方面。

2.3.1 促进植物生长作用 植物生长调节剂促进植物生长作用主要表现为调节生长、增重、果实增大和促进生长[12,13]。柑橘上登记的起促进植物生长作用的产品有苄氨基嘌呤、赤霉酸和芸苔素内酯类等,该类产品在柑橘生产中的使用方法为柑橘树谢花后5~7 d 使用赤霉酸,间隔15 d 喷雾处理2 次,可提高柑橘光合色素含量、提高光合速率、增加干物质积累、促进生长发育和增强生理调控,提高柑橘的品质和产量。柑橘树谢花后5~7 d 使用苄氨基嘌呤,间隔15 d 喷雾处理2 次,可诱导柑橘花芽分化、提高花芽质量、催花促花、增加有效花数、保花保果和稳果、壮果,使之增产;加速细胞分裂、促进幼果发育、膨大果实和减少裂果。于柑橘树花蕾期、幼果期和果实膨大期使用24-表芸苔素内酯喷雾处理各1 次,在促使植物细胞分裂和延缓茎叶衰老方面有着双重功效,能提高作物叶绿素含量,可促进作物根系生长,光合作用增强,达到促进作物生长的作用。

2.3.2 延缓植物生长作用 生长延缓剂作用是延缓植物的生理或生化过程,使植物生长减慢[14,15]。作用机理是使茎部顶端区域的分生组织细胞分裂、伸长和生长的速度减慢或暂时受到阻碍,经过一段时间后,受抑制的部位仍可恢复正常生长,而且这种抑制现象可以用外施赤霉素或生长素的办法使之恢复。在农业生产中常用于控制徒长,培育壮苗;控制顶端优势,促进分蘖或分枝,改善株型;矮化植株,使茎秆粗壮、抗倒伏;诱导花芽分化,促进坐果;延缓茎叶衰老、推迟成熟、增产和改善品质等。柑橘上登记的起延缓生长作用的植物生长调节剂产品有氟节胺、烯效唑等,该类产品在柑橘生产上的使用方法为柑橘树春梢老熟夏梢未抽时期使用氟节胺喷雾处理1 次,主要通过影响柑橘体内酶的系统功能,增加叶绿素与蛋白质的含量而具有抑制侧芽生长的作用。柑橘树在春梢老熟夏梢未抽时使用烯效唑喷雾处理2 次,可抑制顶端生长优势、矮化植株、防止倒伏、增强光合效率和提高抗逆能力。

2.3.3 抑制植物生长作用 植物生长抑制剂作用主要是抑制植物的顶端分生组织的细胞分裂及伸长,或抑制某一生理生化过程[16,17]。在高浓度下此种抑制作用是不可逆的,不为赤霉素、生长素所逆转而解除,在低浓度下也具有促进生长的作用。多用于抑制萌芽、抽薹开花、催枯、脱落、诱导雄性不育等。柑橘上抑制植物生长作用主要表现为控梢。柑橘上登记的起延缓生长作用的植物生长调节剂产品有抑芽丹等,该类产品在柑橘上的使用方法为在柑橘树夏梢开始生长时(长度0.5 cm 以下),使用抑芽丹喷雾处理1 次,抑制剂从植物的叶面或根部吸入,经木质部和韧皮部传导至柑橘树体内,通过阻止细胞分裂,从而抑制柑橘树的生长。

2.3.4 其他作用 其他作用主要表现为杀梢、保鲜[18]。柑橘上登记的起其他作用的植物生长调节剂产品为乙氧氟草醚,该类产品在柑橘上的使用方法为在柑橘树夏梢抽出1~5 cm 时喷施乙氧氟草醚,处理最多2 次,嫩梢杀梢效果较好。于柑橘成熟采摘后使用对氯苯氧乙酸钠浸果1 次,浸果3~5 s,以均匀浸湿整个果实为度,具有防止落花落果、提高坐果率、加速幼果生长发育、防治采前落果、提高产量及保鲜等作用。

3 讨论

中国柑橘生产上应用的植物生长调节剂主要集中在赤霉素类、生长素类、细胞分裂素类、脱落酸类和芸苔素内酯类五大类及其复配制剂,用于柑橘上的植物生长调节剂主要有促进生长、延缓生长、抑制生长及其他作用等。对植物生长调节剂登记情况进行统计分析可以看出,其多以单一制剂产品使用,与其他农药种类相比复配制剂产品偏少。研究表明,许多植物生长调节剂单独使用的效果没有复配制剂作用效果显著[14]。如植物生长调节剂复配除草剂,能起到提高除草剂活性的作用[19];植物生长调节剂复配杀菌剂或杀虫剂,能同时具有杀菌或杀虫和调节植物生长的作用[20];植物生长调节剂复配肥料或微量元素,能提高植物生长调节剂的功效[21]。因此,在实际生产应用中,多功能复配制剂将是植物生长调节剂产业未来的发展方向。

农药剂型的选择与使用,既涉及到农业种植者和农药制造企业的利益,也关乎社会环境的绿色可持续发展。随着人们保护环境意识的持续增强,农药剂型的研究、开发和利用也朝着绿色、环保、安全、可持续的方向发展,一是改造传统乳油的溶剂,大力研究、开发水基剂型产品;二是更新传统固体制剂,发展绿色环保剂型如水分散粒剂等;三是研究开发出既增效又安全且使用方便的新制剂;四是研究开发与新型施药器械匹配的新制剂。截至2022 年5月,可溶液剂、可溶粉剂、乳油、水剂、结晶粉和可溶粒剂等仍然是中国柑橘生产上应用较多的生长调节剂剂型,合计97 个产品,占比高达84.3%;而登记剂型中环保剂型主要是可溶液剂、水剂、可溶粒剂等,该类产品合计59 个,占比51.3%,仅有1 个泡腾粒剂新型环保剂型,表明中国登记在柑橘上的生长调节剂仍然是传统环保剂型,导致新产品和剂型匮乏,分析原因主要是中国多数植物生长调节剂生产厂家是中小型企业,此类企业技术储备及研发投入明显不足。因此,必须要重视和加强新型环保植物生长调节剂的研究与应用,学习国际制剂加工的先进经验,研究开发出包括水基、无溶剂、固体化等在内的环保高效制剂剂型。

植物生长调节剂在柑橘生产上的广泛应用给果农及相关组织带来了良好的经济效益与社会效益。充足的肥水条件是植物生长调节剂发挥显著功效的基础,但植物生长调节剂不是营养物质,生产中不能替代肥料,更不能替代栽培管理技术,如果树整枝、灌水、中耕松土等。如果使用时间不正确、施用浓度过低或过高,还会出现与预期相反的效果如畸形果、裂果等。生产过程中,农业生产经营者或组织在选药、用药时较少考虑农药产品自身的特性,存在一定的盲目性,因此应对农业生产经营者或组织中的技术人员开展选药、用药培训,生产中小面积的试用确认效果后方可推广使用。

中国制定并登记在柑橘生产上应用的植物生长调节剂残留限量标准有4 项,豁免2 项,除此之外,农药登记残留还豁免了苄氨基嘌呤、赤霉酸、羟烯腺嘌呤、烯腺嘌呤4 种植物生长调节剂,残留限量标准多于日本的2 项以及CAC 的0 项,与欧盟的7 项、美国的9 项相比也并不少,说明中国柑橘产业的食品安全发展已接近甚至超过部分发达国家,但由于已登记的柑橘生长调节剂多达22 种,需尽快建立并健全已批准在柑橘上使用植物生长调节剂的限量标准。另外,欧盟、美国的限量标准要求最高,中国部分植物生长调节剂限量标准能达到要求,但部分限量如氟节胺,中国是0.2 mg/kg,远高于欧盟要求的0.01 mg/kg;烯效唑,中国是0.05 mg/kg,高于美国要求的0.01 mg/kg。中国作为世界柑橘第一生产大国,为更好地保障广大消费者的安全以及满足国际贸易的需要,打破技术性贸易壁垒,需要增加柑橘限量标准,加大植物生长调节剂限量标准的制定和修订工作。

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